fix(B05): 초기노선 공통 제약을 넘지 못하게 — 지형상 불가능한 곳만 목록(측점 · 값 · 사유)
- 종단기울기 상한 넘는 링크 · 계류 버퍼 안 나란히 달리기는 탐색에서 뺌(추종 갈래 포함) - 최소 곡선반지름: 이웃 방향으로만 꺾고 접선 길이만큼 곧게 간 뒤 다시 꺾음 · 노드마다 원호 - 길이 없을 때만 막은 기울기(규칙 지키는 어떤 길도 넘어야 하는 값)를 이분 탐색해 그 위는 막고 넘긴 곳을 metrics.violations 에 - over_limit 수 = 목록 수 · 종단기울기는 5 m 로 고른 지반의 측점 20 m 기울기(탐색 · 비교값 같은 잣대) - 비교값 · 목록은 새 파일 B05_Profile_Engine_RouteInitial_Metrics.py Co-Authored-By: Claude Opus 5.5 <noreply@anthropic.com> Claude-Session: https://claude.ai/code/session_01TULoa94ZFL26KU6ZqVpjkF
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Claude Opus 5.5
@@ -0,0 +1,228 @@
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"""초기 계획노선 갈래의 비교값 · 제약 못 지킨 구간 목록(PLAN 20장).
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`B05_Profile_Engine_RouteInitial` 이 만든 폴리라인 하나를 받아 연장 · 종단기울기 · 절성토량 ·
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예상노선 이격을 재고, 공통 제약(종단기울기 상한 · 최소 곡선반지름 · 계류 이격)을 못 지킨
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구간을 측점 · 값 · 사유로 모은다. `over_limit` 수는 이 목록 수와 같다.
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"""
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from __future__ import annotations
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import math
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from typing import TYPE_CHECKING, Any
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import numpy as np
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import shapely
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from scipy.interpolate import RegularGridInterpolator
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from shapely.geometry import LineString, MultiLineString, Point
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if TYPE_CHECKING:
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from B05_Profile.B05_Profile_Engine_RouteInitial import Terrain
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from common_util.common_util_route_polyline import RouteCurve
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SAMPLE_M = 2.0 # 측정 간격(m)
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# 종단기울기를 잴 지반 = DEM 을 이 폭(가우스 σ, m)으로 고른 것 — 도상(1/5,000) 측정 가늠. 지반의
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# 잔굴곡(수 m 턱 · 절개면)은 노면 계획고가 흡수하므로 노선 기울기에서 뺀다(사용자 확정 대기).
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GRADE_SMOOTH_M = 5.0
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STATION_M = 20.0 # 종단기울기 측정 간격(m) — 측점 체계 · 타당성평가 20 m 간격
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GRADE_EPS = 1e-6 # 상한과 같은 기울기는 지킨 것으로 봄
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REASON_TERRAIN = "지형상 불가능 — 복도 안 어떤 길도 {bound:.1f}% 이상 기울기를 지나야 이어짐"
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REASON_GRADE_FIT = "곡선 맞춤 뒤 지반 차 — 측점 사이 지반이 상한을 넘음"
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REASON_RADIUS = "곡선 둘 자리 모자람 — 앞뒤 직선이 짧아 최소 반지름 원호가 안 들어감"
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REASON_STREAM = "계류 버퍼 안 — 건너기 · 기점 · 종점 봐줌을 넘음"
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REASON_STREAM_TERRAIN = "지형상 불가능 — 기울기 · 반지름을 지키며 계류 버퍼를 비켜 잇는 길 없음"
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def smoothed_ground(terrain: Terrain) -> np.ndarray:
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"""종단기울기를 잴 지반(`GRADE_SMOOTH_M` 로 고른 DEM) — 탐색과 비교값이 같은 것을 본다."""
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from scipy.ndimage import gaussian_filter
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spacing = 0.5 * (_spacing(terrain.x) + _spacing(terrain.y))
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return gaussian_filter(np.asarray(terrain.z, dtype=np.float64), GRADE_SMOOTH_M / spacing)
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def station_label(chainage_m: float) -> str:
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"""측점 표기 — No.(20 m 번호)+나머지(m)."""
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number = int(chainage_m // STATION_M)
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return f"No.{number}+{chainage_m - number * STATION_M:.1f}"
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def _resample(vertices: list[tuple[float, float]], step: float) -> tuple[np.ndarray, np.ndarray]:
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"""폴리라인을 `step` 간격 점으로 — (점 [n,2], 누가거리 [n])."""
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xy = np.asarray(vertices, dtype=np.float64)
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seg = np.hypot(*np.diff(xy, axis=0).T)
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chain = np.concatenate([[0.0], np.cumsum(seg)])
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total = float(chain[-1])
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at = np.append(np.arange(0.0, total, step), total) if total > 0 else np.array([0.0])
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return np.column_stack([np.interp(at, chain, xy[:, 0]), np.interp(at, chain, xy[:, 1])]), at
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def _runs(flags: np.ndarray) -> list[tuple[int, int]]:
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"""참이 이어진 구간들의 (첫, 끝) 번호."""
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runs: list[tuple[int, int]] = []
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start = None
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for i, flag in enumerate(flags):
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if flag and start is None:
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start = i
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elif not flag and start is not None:
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runs.append((start, i - 1))
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start = None
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if start is not None:
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runs.append((start, len(flags) - 1))
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return runs
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def grade_line(ground: np.ndarray, step: float, max_grade: float) -> np.ndarray:
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"""상한 안의 계획고 가늠 — 앞으로 · 뒤로 기울기를 누른 두 선의 평균(둘 다 상한 안 → 평균도)."""
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rise = max_grade * step
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forward, backward = ground.copy(), ground.copy()
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for i in range(1, len(ground)):
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forward[i] = min(max(ground[i], forward[i - 1] - rise), forward[i - 1] + rise)
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for i in range(len(ground) - 2, -1, -1):
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backward[i] = min(max(ground[i], backward[i + 1] - rise), backward[i + 1] + rise)
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return 0.5 * (forward + backward)
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def _item(kind: str, start: float, end: float, value: float, limit: float, reason: str) -> dict:
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return {
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"kind": kind,
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"from_m": round(start, 1),
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"to_m": round(end, 1),
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"station": station_label(start),
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"value": round(value, 2),
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"limit": round(limit, 2),
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"reason": reason,
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}
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def route_metrics(
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vertices: list[tuple[float, float]],
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expected: list[tuple[float, float]],
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terrain: Terrain,
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streams: list[list[tuple[float, float]]],
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curves: list[RouteCurve],
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*,
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max_grade: float,
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min_radius_m: float,
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||||
stream_offset_m: float,
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road_width_m: float,
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bound_pct: float | None,
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) -> dict[str, Any]:
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"""비교값과 제약 못 지킨 구간 목록. 종단기울기 = 측점(20 m) 사이 고른 지반 기울기.
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`bound_pct` 는 제약을 다 지키는 길이 없을 때만 — 복도 안 어떤 길도 넘어야 하는 기울기(%).
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"""
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grid = (terrain.y, terrain.x)
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sampler = RegularGridInterpolator(grid, terrain.z, bounds_error=False, fill_value=None)
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smooth = RegularGridInterpolator(
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grid, smoothed_ground(terrain), bounds_error=False, fill_value=None
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)
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points, chain = _resample(vertices, SAMPLE_M)
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length = float(chain[-1])
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lookup = points[:, ::-1]
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ground = sampler(lookup)
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relaxed = bound_pct is not None
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terrain_reason = REASON_TERRAIN.format(bound=bound_pct or 0.0)
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violations: list[dict[str, Any]] = []
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# 종단기울기 — 측점 사이 고른 지반 기울기 · 넘은 측점 구간을 이어 한 항목
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stations = np.append(np.arange(0.0, length, STATION_M), length)
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station_z = np.interp(stations, chain, smooth(lookup))
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raw_z = np.interp(stations, chain, ground)
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spans = np.diff(stations)
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keep = spans > 0.5
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grades = np.abs(np.diff(station_z))[keep] / spans[keep]
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raw_grades = np.abs(np.diff(raw_z))[keep] / spans[keep]
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starts, ends = stations[:-1][keep], stations[1:][keep]
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for first, last in _runs(grades > max_grade + GRADE_EPS):
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violations.append(
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_item(
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"grade",
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float(starts[first]),
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float(ends[last]),
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float(grades[first : last + 1].max()) * 100.0,
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max_grade * 100.0,
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terrain_reason if relaxed else REASON_GRADE_FIT,
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)
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)
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# 최소 곡선반지름 — 원호가 하한 아래로 줄어든 곡선
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line = LineString(vertices)
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for curve in curves:
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if curve.violations:
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violations.append(
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_item(
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"radius",
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line.project(Point(curve.start)),
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||||
line.project(Point(curve.end)),
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||||
curve.radius_m,
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min_radius_m,
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REASON_RADIUS,
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)
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)
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# 계류 이격 — 버퍼 안 구간 중 봐줄 길이를 넘는 것. 봐줌 = 건너기(계류에 닿음) 한 번의
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# 버퍼 안 길이(45° 로 가로지름) + 기점 · 종점이 버퍼 안이면 45° 로 빠져나가는 길이
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route_points = shapely.points(points)
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if streams:
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near = shapely.distance(route_points, MultiLineString(streams))
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for first, last in _runs(near < stream_offset_m):
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ends_in = int(first == 0) + int(last == len(near) - 1)
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crosses = float(near[first : last + 1].min()) <= SAMPLE_M
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allowance = (ends_in + 2 * crosses) * stream_offset_m * math.sqrt(2.0)
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if chain[last] - chain[first] > allowance:
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violations.append(
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_item(
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"stream",
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float(chain[first]),
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float(chain[last]),
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float(near[first : last + 1].min()),
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stream_offset_m,
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REASON_STREAM_TERRAIN if relaxed else REASON_STREAM,
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)
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)
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# 절 · 성토(가늠) — 상한 안 계획고와 옆경사 단면을 폭 W 로 적분(비탈면 제외)
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grad_y, grad_x = np.gradient(terrain.z, _spacing(terrain.y), _spacing(terrain.x))
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gx = RegularGridInterpolator(
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(terrain.y, terrain.x), grad_x, bounds_error=False, fill_value=None
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)
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||||
gy = RegularGridInterpolator(
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||||
(terrain.y, terrain.x), grad_y, bounds_error=False, fill_value=None
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)
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tangent = np.gradient(points, axis=0)
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||||
tangent /= np.maximum(np.hypot(tangent[:, 0], tangent[:, 1]), 1e-9)[:, None]
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cross = np.abs(gx(lookup) * -tangent[:, 1] + gy(lookup) * tangent[:, 0])
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height = grade_line(ground, SAMPLE_M, max_grade) - ground
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across = np.linspace(-road_width_m / 2.0, road_width_m / 2.0, 9)
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depth = cross[:, None] * across[None, :] - height[:, None] # +: 지반이 노면 위 = 절토
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weight = np.gradient(chain) if len(chain) > 1 else np.zeros_like(chain)
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cut = float((np.maximum(depth, 0.0).mean(axis=1) * road_width_m * weight).sum())
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||||
fill = float((np.maximum(-depth, 0.0).mean(axis=1) * road_width_m * weight).sum())
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offsets = shapely.distance(route_points, LineString(expected))
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counts = {
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kind: sum(1 for v in violations if v["kind"] == kind)
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for kind in ("grade", "radius", "stream")
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}
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violations.sort(key=lambda item: item["from_m"])
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return {
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"length_m": round(length, 2),
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"max_grade_pct": round(float(grades.max()) * 100.0 if grades.size else 0.0, 2),
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"avg_grade_pct": round(
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float((grades * spans[keep]).sum() / spans[keep].sum()) * 100.0 if grades.size else 0.0,
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2,
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),
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# 참고 — 고르지 않은 DEM 측점 사이 최대 기울기(잔굴곡 포함 · 판정에 안 씀)
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"raw_max_grade_pct": round(float(raw_grades.max()) * 100.0 if raw_grades.size else 0.0, 2),
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"cut_m3": round(cut, 1),
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"fill_m3": round(fill, 1),
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||||
"over_limit": {**counts, "total": len(violations)},
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||||
"offset_avg_m": round(float(offsets.mean()), 2),
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||||
"offset_max_m": round(float(offsets.max()), 2),
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||||
"violations": violations,
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}
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def _spacing(coords: np.ndarray) -> float:
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return float((coords[-1] - coords[0]) / (len(coords) - 1)) if len(coords) > 1 else 1.0
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